1. Introduction
EVA est l'abréviation de copolymère éthylène-acétate de vinyle, un polymère polyoléfinique. En raison de sa faible température de fusion, de sa bonne fluidité, de sa polarité et de ses éléments non halogènes, il peut être compatible avec une variété de polymères et de poudres minérales, un certain nombre de propriétés mécaniques et physiques, de propriétés électriques et d'équilibre des performances de traitement, et le prix n'est pas élevé, l'offre du marché est suffisante, de sorte que les deux comme matériau d'isolation des câbles peuvent également être utilisés comme matériau de remplissage et de gainage ; peut être transformé en matériau thermoplastique, et peut être transformé en matériau de réticulation thermodurcissable.
Une large gamme d'utilisations de l'EVA, avec des retardateurs de flamme, peut être transformée en barrière pour combustibles halogènes ou sans halogène à faible fumée ; choisir une teneur élevée en VA d'EVA comme matériau de base peut également être transformé en matériau résistant à l'huile ; choisissez l'indice de fusion de l'EVA modéré, ajoutez 2 à 3 fois le remplissage de retardateurs de flamme EVA pour améliorer les performances du processus d'extrusion et le prix d'un matériau de barrière à l'oxygène (remplissage) plus équilibré.
Dans cet article, à partir des propriétés structurelles de l'EVA, de l'introduction de son application dans l'industrie du câble et des perspectives de développement.
2. Propriétés structurelles
Lors de la production de synthèse, la modification du rapport degré de polymérisation n/m peut produire une teneur en VA de 5 à 90 % d'EVA ; l'augmentation du degré de polymérisation total peut produire un poids moléculaire allant de dizaines de milliers à des centaines de milliers d'EVA ; Teneur en VA inférieure à 40%, en raison de la présence d'une cristallisation partielle, d'une mauvaise élasticité, communément appelée plastique EVA ; lorsque la teneur en VA est supérieure à 40 %, un élastomère de type caoutchouc sans cristallisation est communément appelé caoutchouc EVM.
1. 2 Propriétés
La chaîne moléculaire de l'EVA est une structure linéaire saturée, elle présente donc une bonne résistance au vieillissement thermique, aux intempéries et à l'ozone.
La chaîne principale de la molécule EVA ne contient pas de doubles liaisons, de cycle benzénique, d'acyle, de groupes amine et d'autres groupes faciles à fumer lors de la combustion, les chaînes latérales ne contiennent pas non plus de groupes faciles à fumer lors de la combustion de méthyle, phényle, cyano et autres groupes. De plus, la molécule elle-même ne contient pas d’éléments halogènes, elle est donc particulièrement adaptée aux bases de carburant résistives sans halogène et à faible dégagement de fumée.
La grande taille du groupe acétate de vinyle (VA) dans la chaîne latérale de l'EVA et sa polarité moyenne signifient qu'il inhibe à la fois la tendance du squelette vinyle à se cristalliser et qu'il se couple bien avec les charges minérales, ce qui crée les conditions nécessaires à des carburants barrières à haute performance. Cela est particulièrement vrai pour les résistances à faible fumée et sans halogène, car des retardateurs de flamme contenant plus de 50 % en volume [par exemple Al(OH) 3, Mg(OH) 2, etc.] doivent être ajoutés pour répondre aux exigences des normes de câbles. pour l'ignifugation. L'EVA avec une teneur moyenne à élevée en VA est utilisé comme base pour produire des carburants ignifuges à faible fumée et sans halogène avec d'excellentes propriétés.
Comme le groupe acétate de vinyle (VA) de la chaîne latérale EVA est polaire, plus la teneur en VA est élevée, plus le polymère est polaire et meilleure est la résistance à l'huile. La résistance à l'huile requise par l'industrie du câble fait principalement référence à la capacité à résister aux huiles minérales apolaires ou faiblement polaires. Selon le principe de compatibilité similaire, l'EVA à haute teneur en VA est utilisé comme matériau de base pour produire une barrière de carburant à faible fumée et sans halogène avec une bonne résistance à l'huile.
Les molécules d'EVA dans la performance de l'atome d'alpha-oléfine H sont plus actives, dans les radicaux peroxydes ou l'effet de rayonnement électronique à haute énergie, il est facile de prendre une réaction de réticulation H, de devenir du plastique ou du caoutchouc réticulé, peut être soumis à des exigences de performance exigeantes de matériaux spéciaux pour fils et câbles.
L'ajout du groupe acétate de vinyle fait chuter considérablement la température de fusion de l'EVA et le nombre de chaînes latérales courtes VA peut augmenter le flux d'EVA. Par conséquent, ses performances d'extrusion sont bien meilleures que la structure moléculaire d'un polyéthylène similaire, devenant ainsi le matériau de base préféré pour les matériaux de blindage semi-conducteurs et les barrières de carburant halogènes et sans halogène.
2 Avantages du produit
2. 1 Coût-performance extrêmement élevé
Les propriétés physiques et mécaniques de l'EVA, sa résistance à la chaleur, sa résistance aux intempéries, sa résistance à l'ozone et ses propriétés électriques sont très bonnes. Sélectionnez la qualité appropriée, peut être faite de résistance à la chaleur, de performances ignifuges, mais également d'un matériau de câble spécial résistant à l'huile et aux solvants.
Le matériau thermoplastique EVA est principalement utilisé avec une teneur en VA de 15 % à 46 %, avec un indice de fluidité de 0, 5 à 4 grades. EVA a de nombreux fabricants, de nombreuses marques, un large éventail d'options, des prix modérés, un approvisionnement adéquat, les utilisateurs n'ont qu'à ouvrir la section EVA du site Web, la marque, les performances, le prix, le lieu de livraison en un coup d'œil, vous pouvez choisir, très pratique.
L'EVA est un polymère polyoléfinique, d'après la douceur et l'utilisation de comparaisons de performances, et le matériau en polyéthylène (PE) et le matériau du câble en polychlorure de vinyle (PVC) souple sont similaires. Mais des recherches plus poussées, vous trouverez l'EVA et les deux types de matériaux ci-dessus par rapport à la supériorité irremplaçable.
2. 2 excellentes performances de traitement
L'EVA dans l'application des câbles provient du matériau de blindage des câbles moyenne et haute tension à l'intérieur et à l'extérieur du début, puis étendu à la barrière de carburant sans halogène. Du point de vue du traitement, ces deux types de matériaux sont considérés comme des « matériaux hautement chargés » : le matériau de protection, en raison de la nécessité d'ajouter une grande quantité de noir de carbone conducteur et d'augmenter sa viscosité, la liquidité a fortement chuté ; Le carburant ignifuge sans halogène doit ajouter un grand nombre de retardateurs de flamme sans halogène, la viscosité des matériaux sans halogène a également fortement augmenté, la liquidité a fortement chuté. La solution consiste à trouver un polymère capable d’accepter de fortes doses de charge, mais présentant également une faible viscosité à l’état fondu et une bonne fluidité. Pour cette raison, l’EVA est le choix privilégié.
La viscosité de fusion de l'EVA avec la température de traitement d'extrusion et le taux de cisaillement augmentera le déclin rapide, l'utilisateur n'a qu'à ajuster la température de l'extrudeuse et la vitesse de la vis, vous pouvez obtenir d'excellentes performances des produits en fils et câbles. Un grand nombre d'applications nationales et étrangères montrent que, pour le matériau sans halogène à faible fumée hautement chargé, parce que la viscosité est trop grande, l'indice de fluidité est trop faible, donc seule l'utilisation de vis à faible taux de compression (taux de compression inférieur à 1. 3) extrusion, afin d’assurer une bonne qualité d’extrusion. Les matériaux EVM à base de caoutchouc avec agents de vulcanisation peuvent être extrudés aussi bien sur des extrudeuses de caoutchouc que sur des extrudeuses à usage général. Le processus de vulcanisation (réticulation) ultérieur peut être réalisé soit par réticulation thermochimique (peroxyde), soit par réticulation par irradiation par accélérateur d'électrons.
2. 3 Facile à modifier et à adapter
Les fils et câbles sont partout, du ciel au sol, des montagnes à la mer. Les exigences des utilisateurs en matière de fils et de câbles sont également variées et étranges, tandis que la structure du fil et du câble est similaire, ses différences de performances se reflètent principalement dans les matériaux d'isolation et de revêtement de la gaine.
Jusqu'à présent, tant en Allemagne qu'à l'étranger, le PVC souple représente toujours la grande majorité des matériaux polymères utilisés dans l'industrie du câble. Cependant, avec la prise de conscience croissante de la protection de l’environnement et du développement durable.
Les matériaux PVC ont été fortement restreints, les scientifiques font tout leur possible pour trouver des matériaux alternatifs au PVC dont le plus prometteur est l'EVA.
L'EVA peut être mélangé avec une variété de polymères, mais également avec une variété de poudres minérales et d'adjuvants de transformation compatibles, les produits mélangés peuvent être transformés en plastique thermoplastique pour les câbles en plastique, mais également en caoutchouc réticulé pour les câbles en caoutchouc. Les concepteurs de formulations peuvent s'appuyer sur les exigences de l'utilisateur (ou de la norme), en utilisant l'EVA comme matériau de base, pour que les performances du matériau répondent aux exigences.
3 domaines d'application EVA
3.1 Utilisé comme matériau de blindage semi-conducteur pour les câbles d'alimentation haute tension
Comme nous le savons tous, le matériau principal du matériau de blindage est le noir de carbone conducteur. Dans le matériau de base en plastique ou en caoutchouc, ajouter une grande quantité de noir de carbone détériorera sérieusement la fluidité du matériau de blindage et la douceur du niveau d'extrusion. Pour éviter les décharges partielles dans les câbles haute tension, les blindages intérieur et extérieur doivent être fins, brillants, clairs et uniformes. Comparé à d’autres polymères, l’EVA peut le faire plus facilement. La raison en est que le processus d'extrusion de l'EVA est particulièrement bon, bon écoulement et peu sujet au phénomène de rupture par fusion. Le matériau de blindage est divisé en deux catégories : enveloppé dans le conducteur extérieur appelé blindage intérieur – avec le matériau d'écran intérieur ; enveloppé dans l'isolant extérieur appelé bouclier extérieur – avec le matériau de l'écran extérieur ; le matériau de l'écran intérieur est principalement thermoplastique. Le matériau de l'écran intérieur est principalement thermoplastique et est souvent à base d'EVA avec une teneur en VA de 18 % à 28 % ; le matériau de l'écran extérieur est en grande partie réticulé et pelable et est souvent à base d'EVA avec une teneur en VA de 40 à 46 %.
3.2 Combustibles thermoplastiques et ignifuges réticulés
La polyoléfine thermoplastique ignifuge est largement utilisée dans l'industrie du câble, principalement pour les exigences avec ou sans halogène des câbles marins, des câbles électriques et des lignes de construction de haute qualité. Leurs températures de fonctionnement à long terme varient de 70 à 90 °C.
Pour les câbles d'énergie moyenne et haute tension de 10 kV et plus, qui ont des exigences de performances électriques très élevées, les propriétés ignifuges sont principalement portées par la gaine extérieure. Dans certains bâtiments ou projets exigeants sur le plan environnemental, les câbles doivent avoir des propriétés à faible teneur en fumée, sans halogène, à faible toxicité ou à faible teneur en fumée et en halogène, de sorte que les polyoléfines thermoplastiques ignifuges constituent une solution viable.
Pour certains usages spéciaux, le diamètre extérieur n'est pas grand, résistance à la température entre 105 et 150 ℃ entre le câble spécial, matériau polyoléfine ignifuge plus réticulé, sa réticulation peut être sélectionnée par le fabricant du câble en fonction de ses propres conditions de production. , à la fois la vapeur à haute pression traditionnelle ou le bain de sel à haute température, mais également la manière réticulée par irradiation à température ambiante d'accélérateur d'électrons disponible. Sa température de fonctionnement à long terme est divisée en trois fichiers de 105 ℃, 125 ℃, 150 ℃, l'usine de production peut être réalisée selon les différentes exigences des utilisateurs ou des normes, une barrière de carburant sans halogène ou contenant des halogènes.
Il est bien connu que les polyoléfines sont des polymères apolaires ou faiblement polaires. Comme leur polarité est similaire à celle de l'huile minérale, les polyoléfines sont généralement considérées comme moins résistantes à l'huile selon le principe de compatibilité similaire. Cependant, de nombreuses normes de câbles en Allemagne et à l'étranger stipulent également que les résistances réticulées doivent également avoir une bonne résistance aux huiles, aux solvants et même aux boues d'huile, aux acides et aux alcalis. C'est un défi pour les chercheurs en matériaux, désormais, que ce soit en Chine ou à l'étranger, ces matériaux exigeants ont été développés, et leur matériau de base est l'EVA.
3. 3 Matériau barrière à l'oxygène
Les câbles multiconducteurs toronnés comportent de nombreux vides entre les âmes qui doivent être remplis pour garantir un aspect arrondi du câble, si le remplissage à l'intérieur de la gaine extérieure est constitué d'une barrière anti-carburant sans halogène. Cette couche de remplissage agit comme une barrière anti-flamme (oxygène) lorsque le câble brûle et est donc connue sous le nom de « barrière à l'oxygène » dans l'industrie.
Les exigences de base pour un matériau barrière à l'oxygène sont : de bonnes propriétés d'extrusion, un bon pouvoir ignifuge sans halogène (indice d'oxygène généralement supérieur à 40) et un faible coût.
Cette barrière à l'oxygène est largement utilisée dans l'industrie du câble depuis plus d'une décennie et a conduit à des améliorations significatives du caractère ignifuge des câbles. La barrière à l'oxygène peut être utilisée aussi bien pour les câbles ignifuges sans halogène que pour les câbles ignifuges sans halogène (par exemple en PVC). De nombreuses pratiques ont montré que les câbles dotés d'une barrière à l'oxygène ont plus de chances de réussir les tests de combustion verticale unique et de combustion de faisceaux.
Du point de vue de la formulation du matériau, ce matériau barrière à l'oxygène est en fait une « charge ultra-élevée », car pour répondre au faible coût, il est nécessaire d'utiliser une charge élevée, pour obtenir un indice d'oxygène élevé, il faut également ajouter une proportion élevée. (2 à 3 fois) de Mg (OH) 2 ou Al (OH) 3, et pour bien extruder, il faut choisir l'EVA comme matériau de base.
3. 4 Matériau de revêtement PE modifié
Les matériaux de revêtement en polyéthylène sont sujets à deux problèmes : premièrement, ils sont susceptibles de fondre (peau de requin) pendant l'extrusion ; Deuxièmement, ils sont sujets à la fissuration sous contrainte environnementale. La solution la plus simple consiste à ajouter une certaine proportion d’EVA dans la formulation. utilisé comme EVA modifié utilisant principalement une faible teneur en VA de la qualité, son indice de fluidité compris entre 1 et 2 est approprié.
4. Perspectives de développement
(1) EVA a été largement utilisé dans l'industrie du câble, le montant annuel en croissance progressive et régulière. Surtout au cours de la dernière décennie, en raison de l'importance de la protection de l'environnement, la résistance aux carburants à base d'EVA a connu un développement rapide et a en partie remplacé la tendance des matériaux de câble à base de PVC. Son excellent rapport qualité-prix et ses excellentes performances du processus d'extrusion sont difficiles à remplacer par d'autres matériaux.
(2) la consommation annuelle de résine EVA dans l'industrie du câble est proche de 100 000 tonnes, le choix des variétés de résine EVA, la teneur en VA de faible à élevée sera utilisée, couplée à la taille de l'entreprise de granulation de matériaux de câble n'est pas grande, répartie dans chaque entreprise chaque année seulement dans les milliers de tonnes de résine EVA de haut en bas, et ne sera donc pas l'attention des entreprises géantes de l'industrie EVA. Par exemple, la plus grande quantité de matériau de base ignifuge sans halogène, le choix principal de VA/MI = 28/2 ~ 3 de résine EVA (comme l'EVA 265 # de DuPont aux États-Unis). Et cette qualité de spécification d'EVA, jusqu'à présent, il n'y a pas de fabricants nationaux à produire et à fournir. Sans parler de la teneur en VA supérieure à 28 et de l'indice de fluidité inférieur à 3 des autres productions et fourniture de résine EVA.
(3) les sociétés étrangères produisant de l'EVA parce qu'elles n'ont pas de concurrents nationaux et que les prix sont depuis longtemps élevés, ce qui a sérieusement étouffé l'enthousiasme pour la production des usines de câbles nationales. plus de 50 % de la teneur en VA de l'EVM de type caoutchouc est dominée par une société étrangère et le prix est similaire à la teneur en VA de la marque 2 à 3 fois. Des prix aussi élevés, à leur tour, affectent également la quantité de ce type de caoutchouc EVM, de sorte que l'industrie du câble fait appel aux fabricants nationaux d'EVA pour améliorer le taux de production nationale d'EVA. L'industrie a davantage recours à la résine EVA.
(4) S'appuyant sur la vague de protection de l'environnement à l'ère de la mondialisation, l'EVA est considéré par l'industrie du câble comme le meilleur matériau de base pour une résistance aux carburants respectueuse de l'environnement. L'utilisation de l'EVA croît au rythme de 15 % par an et les perspectives sont très prometteuses. La quantité et le taux de croissance des matériaux de blindage et de la production et du taux de croissance des câbles électriques moyenne et haute tension, environ 8 % à 10 % entre ; les résistances aux polyoléfines augmentent rapidement, sont restées ces dernières années entre 15 % et 20 % et dans les 5 à 10 prochaines années prévisibles, elles pourraient également maintenir ce taux de croissance.
Heure de publication : 31 juillet 2022